
根據(jù)市場調(diào)研發(fā)現(xiàn),近年來,隨著中國工業(yè)化進程的加速和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大規(guī)模推進,比如 “一帶一路””倡議下眾多重大項目的實施,對含鋅防腐涂料的需求呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢,同時,環(huán)保法規(guī)的日益嚴格和技術(shù)創(chuàng)新的不斷推動,也促使含鋅防腐涂料行業(yè)朝著綠色、高性能、多功能的方向發(fā)展。
含鋅防腐涂料是指以鋅粉為主要防腐蝕顏料,配合有機或無機成膜物質(zhì)、溶劑、助劑等組成的涂料產(chǎn)品,主要用于鋼鐵等金屬表面的防護,以防止金屬在各種環(huán)境下發(fā)生腐蝕。其核心防腐原理是利用鋅的電化學(xué)特性。鋅的標準電極電位為 - 0.76V,比鋼鐵的電極電位(約 - 0.44V)更負 。當(dāng)含鋅防腐涂料涂裝在鋼鐵表面時,在有水和氧氣存在的電解質(zhì)環(huán)境中,鋅和鋼鐵形成原電池。鋅作為陽極,優(yōu)先失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),而鋼鐵作為陰極被保護,從而抑制了鋼鐵的腐蝕。此外,涂料中的成膜物質(zhì)固化后在金屬表面形成一層連續(xù)的保護膜,也起到物理屏蔽作用,阻止腐蝕介質(zhì)如氧氣、水、鹽分等與金屬直接接觸,減緩腐蝕的發(fā)生。
一、主要類型?
環(huán)氧富鋅涂料:以環(huán)氧樹脂為成膜物質(zhì),加入大量鋅粉制成。環(huán)氧樹脂具有良好的附著力、柔韌性和耐化學(xué)腐蝕性,能與各種底材牢固結(jié)合,且對鋅粉有較好的分散和包裹作用。環(huán)氧富鋅涂料具有優(yōu)異的附著力,可與鋼鐵表面形成較強的化學(xué)鍵合,有效抵抗外界環(huán)境對涂層的破壞;它的柔韌性好,能適應(yīng)金屬基材在一定范圍內(nèi)的變形而不發(fā)生開裂;在耐油性、耐堿性等方面表現(xiàn)出色,適用于石油化工、機械制造等行業(yè)的設(shè)備和鋼結(jié)構(gòu)防腐。不過,環(huán)氧富鋅涂料的耐候性相對較差,在長期紫外線照射下,涂層容易粉化、失光,所以不太適合長期暴露在戶外的環(huán)境。?
無機富鋅涂料:分為水性無機富鋅涂料和溶劑型無機富鋅涂料,主要成膜物質(zhì)為硅酸鉀、硅酸鈉等無機化合物。無機富鋅涂料具有突出的耐高溫性能,可承受較高溫度,在一些高溫工業(yè)環(huán)境如鋼鐵冶煉、電力鍋爐等設(shè)備的防腐中發(fā)揮重要作用;其耐溶劑性和耐化學(xué)品性能優(yōu)異,能抵抗多種有機溶劑和化學(xué)物質(zhì)的侵蝕,適用于化工、制藥等行業(yè)中接觸強腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備;無機富鋅涂料還具有良好的導(dǎo)靜電性能,可用于對靜電有嚴格要求的場所,如油罐、油庫等。但它也存在缺點,如漆膜脆性較大,柔韌性不足,在受到外力沖擊或基材變形時容易開裂;施工條件要求較為苛刻,對環(huán)境濕度、溫度等因素較為敏感,固化過程需要一定的濕度條件來促進化學(xué)反應(yīng)。?
冷噴鋅涂料:由高純度超細鋅粉、有機樹脂及助劑等組成,是一種單組分產(chǎn)品。冷噴鋅涂料中鋅粉純度高,粒度細,通常在 3 - 6μm,使其能夠緊密排列在金屬表面,形成致密的保護膜,具有優(yōu)異的防腐蝕性能;它的施工工藝簡單,可在常溫下進行噴涂、刷涂或輥涂等操作,對施工設(shè)備和環(huán)境要求相對較低,適用于大型鋼結(jié)構(gòu)、橋梁、船舶等不易進行熱浸鋅或熱噴涂處理的物體表面防腐;冷噴鋅涂料具有陰極保護和屏障式保護雙重作用,既能通過鋅的電化學(xué)作用保護鋼鐵基材,又能通過形成的涂層物理阻隔腐蝕介質(zhì)。?
二、作用原理與優(yōu)勢?
1、防腐作用機制?
電化學(xué)保護:如前文所述,含鋅防腐涂料中鋅粉與鋼鐵基材形成原電池。在腐蝕環(huán)境中,鋅粉作為陽極不斷溶解,失去電子,電子通過電解質(zhì)溶液流向鋼鐵陰極,使鋼鐵表面始終處于電子過剩的還原態(tài),抑制了鋼鐵的陽極溶解過程,從而防止鋼鐵被腐蝕。隨著鋅粉的持續(xù)氧化,會生成一系列鋅的腐蝕產(chǎn)物,如氧化鋅、氫氧化鋅、堿式碳酸鋅等。這些產(chǎn)物逐漸堆積在鋅粉表面和涂層孔隙中,形成一種致密的保護膜,進一步增大了腐蝕電池的電阻,減緩了鋅的腐蝕速度,同時也增強了對鋼鐵的保護效果。?
物理屏蔽:涂料中的成膜物質(zhì)在干燥固化后,會在金屬表面形成一層連續(xù)、致密的薄膜,將金屬與外界腐蝕介質(zhì)隔絕開來。這層薄膜可以阻擋氧氣、水、鹽分、酸堿等腐蝕性物質(zhì)直接接觸金屬表面,從而降低金屬發(fā)生腐蝕的可能性。例如,在海洋環(huán)境中,含鋅防腐涂料的物理屏蔽作用可以有效阻止海水中高濃度的鹽分和氯離子侵蝕金屬,延長金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命。
2、性能優(yōu)勢?
卓越的防腐性能:含鋅防腐涂料的電化學(xué)保護和物理屏蔽雙重作用機制,使其具有比一般防腐涂料更優(yōu)異的防腐性能。在惡劣的工業(yè)環(huán)境和海洋環(huán)境中,一般涂料可能在短時間內(nèi)就會失效,導(dǎo)致金屬腐蝕,而含鋅防腐涂料能夠長期有效地保護金屬,減少維護和更換成本。根據(jù)相關(guān)實驗數(shù)據(jù),在鹽霧試驗條件下,普通防腐涂料可能在幾百小時后就出現(xiàn)明顯的銹蝕現(xiàn)象,而含鋅防腐涂料可以耐受數(shù)千小時的鹽霧腐蝕,仍能保持良好的防護效果。?
良好的耐久性:含鋅防腐涂料形成的涂層具有較好的耐久性,能夠在較長時間內(nèi)保持其物理和化學(xué)性能的穩(wěn)定。即使在受到一定程度的機械磨損、化學(xué)侵蝕或氣候老化的情況下,涂層依然能夠繼續(xù)發(fā)揮防腐作用。這是因為鋅粉的持續(xù)犧牲陽極保護作用,以及成膜物質(zhì)本身的耐候性和穩(wěn)定性,使得含鋅防腐涂料在長期使用過程中不易出現(xiàn)嚴重的性能退化。?
適用范圍廣:含鋅防腐涂料可以廣泛應(yīng)用于各種金屬材料的防腐保護,包括鋼鐵、鍍鋅鋼、鋁合金等。無論是在大氣環(huán)境、海洋環(huán)境、工業(yè)化工環(huán)境還是地下土壤環(huán)境中,都能根據(jù)不同的腐蝕特點和要求,選擇合適類型的含鋅防腐涂料進行防護。例如,在大氣環(huán)境中,環(huán)氧富鋅涂料可以滿足一般鋼結(jié)構(gòu)的防腐需求;在海洋環(huán)境下,無機富鋅涂料憑借其優(yōu)異的耐鹽霧和耐海水侵蝕性能,成為海洋平臺、船舶等設(shè)施的首選防腐材料。